Conceptes Fonamentals d'Informàtica: Processador i Memòria

Conceptes Fonamentals d'Informàtica

Definicions Bàsiques

• Informàtica: Conjunt de coneixements científics i tècniques que fan possible el tractament automàtic de la informació per mitjà d'ordinadors.
• Computadora: Màquina capaç d'acceptar dades d'entrada, efectuar-hi operacions lògiques i aritmètiques, i proporcionar la informació resultant a través d'un mitjà de sortida, sense intervenció d'un humà i sota el control d'un programa d'instruccions prèviament emmagatzemat a l'ordinador.
• Dada: Unitat elemental de la informació (0 o 1). Un byte és un conjunt de 8 bits.
• Instrucció: Conjunt de símbols que representen una ordre d'operació per a la computadora.
• Programa: Conjunt ordenat d'instruccions que es donen a la computadora indicant-li les operacions o tasques que es desitja que faci.
• Llenguatge de Programació: Símbols i normes que permeten construir o redactar programes.

Funcionament Intern del Processador

El processador, o Unitat Central de Processament (CPU), conté diversos registres i lògiques de control essencials per a la seva operació.

Registres del Processador

Registre d'ús general (RF):

Emmagatzematge temporal de dades i direccions.

Registre Temporal (RT):

Juntament amb el Registre d'Estat, informa de successos o condicions que ocorren durant l'execució de la instrucció.

Registre d'Estat (FF):

Informa de successos o condicions durant l'execució. Per veure si la instrucció és vàlida, s'utilitzen els següents indicadors:

• C: Acarreo (Carry)
• S: Indicador de signe (últim resultat de l'ALU és negatiu, S=1)
• Z: Indicador de zero (últim resultat de l'ALU és zero, Z=1)
• P: Indicador de paritat (si és parell, P=1)
• V: Indicador de desbordament (número que no hi cap al registre)

Registre de Direcció (AR): Emmagatzema la direcció de la dada per llegir o escriure en memòria.Registre de Dades (DR): Emmagatzema la dada a escriure en la memòria o la informació llegida de la memòria.Registre d'Instrucció (IR): Emmagatzema temporalment la instrucció del programa que la unitat de control està interpretant o executant.Comptador del Programa (PC): Registre-comptador que conté en tot moment la direcció de memòria on es troba la següent instrucció a executar.

Lògica de Control (Rellotge)

Circuits que generen els senyals de control necessaris per al funcionament del processador.

Memòria Central Principal

La memòria central es divideix en un conjunt de paraules consecutives de grandària fixa (normalment un byte = 8 bits). Per accedir a aquestes paraules, és necessari saber la seva direcció d'accés. La funció principal de la memòria és emmagatzemar els programes a executar, bàsicament el seu codi executable i les seves dades.

Tipus de Memòria

Les memòries es classifiquen principalment en volàtils i no volàtils, segons la seva necessitat de subministrament d'energia per mantenir la informació.

Memòries Volàtils (RAM)

Necessiten un subministrament d'energia continu per mantenir la informació. Són conegudes com a RAM (Random Access Memory).

Dins les volàtils hi ha:

Dinàmiques (DRAM):

Necessiten refresc per evitar la pèrdua de les seves dades; s'han de llegir les seves dades cada cert interval de temps. Són la memòria típica de dispositius com tablets i mòbils.

Estàtiques (SRAM):

No necessiten refrescar-se. Són més ràpides que les DRAM (entre 5 i 10 cops més), però també bastant més cares (uns 10 cops més). Són utilitzades en les memòries caché.

Memòries No Volàtils (ROM)

No necessiten subministrament continu d'energia per mantenir la informació. Són conegudes com a ROM (Read Only Memory).

Dins les no volàtils hi ha:

ROM:

No borrable, amb una sola escriptura realitzada a la fàbrica.

PROM (Programable ROM):

No borrable, amb una sola escriptura per a l'usuari.

EPROM (Erasable Programable ROM):

Permet una borrada per raig UVA i una sola escriptura per a l'usuari.

Flash:

Permet electrònicament diversos borrats de blocs d'informació.